无溶剂快速合成S-1和TS-1分子筛

Silicalite-1(S-1)和Titanium Silicalite-1(TS-1)沸石分子筛因其良好的疏水性、热稳定性和择形性等特点,作为环境友好的绿色催化剂在工业应用上极具优势和价值.采用无溶剂法成功合成了TS-1分子筛,并利用X-射线衍射仪、全自动比表面和孔隙分析仪、紫外可见光谱仪和扫描电镜等表征仪器研究了晶化时间和硅钛摩尔比对所制备TS-1分子筛的物化性质的影响.结果表明,合成的TS-1沸石分子筛具有较高的结晶度和纯度、均一的晶粒大小、高的比表面积和在分子筛骨架中四配位和六配位的钛物种.无溶剂合成TS-1沸石具有低成本、环境友好和高效的优点,研究将为工业上沸石的规模合成提供一定的理论借鉴.

TS-1光催化剂的制备及应用研究进展

钛硅分子筛(TS-1)因具有优异的吸附能力、高选择性的催化活性中心和良好的稳定性而成为一类具有应用潜力的光催化材料。然而,其活性仍受限于电荷分离较低和光吸收不足。在众多光催化剂改性方法中,构建异质光催化体系具有简单可行、形式多样和性能突出等优点,在能源环境方面具有广阔的应用前景。本文总结了TS-1的制备方法、提出了与碳材料偶联、金属/非金属掺杂、贵金属负载和与半导体异质复合4种策略来TS-1光催化活性,分析了TS-1异质光催化剂在水分解制氢、CO 2还原和污染物的降解应用方面的研究现状。

多级孔NiMo负载TS-1分子筛催化剂的制备及其加氢脱硫性能

钛硅(TS-1)分子筛的微孔孔道严重限制了其在复杂分子催化转化中的应用,为了克服这一问题,通过酸洗脱、碱刻蚀及二者相结合的方法制备了多级孔TS-1分子筛,并采用等体积共浸渍法制备了相应的NiMo负载型催化剂;使用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)和高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)等方法对多级孔TS-1分子筛的理化性质进行了表征;以二苯并噻吩(DBT)为探针对催化剂的加氢脱硫(HDS)性能进行了评价。结果表明,和常规TS-1分子筛相比,多级孔TS-1分子筛保持了MFI拓扑结构,比表面积增大且具有介孔结构,分子筛表面形成了适量的Br?nsted酸中心;相应催化剂上活性金属与载体间相互作用得以改善,MoS_(2)片晶长度和堆垛层数适宜,形成了更多的NiMoS活性相;催化剂活性和选择性均有所提升,尤其是酸洗脱获得的NiMo/AT-TS-1催化剂的活性相较未经处理的NiMo/TS-1催化剂提升了1.2倍,直接脱硫(DDS)路径选择性提升了22%。

金属改性对钛硅分子筛TS-1上油酸甲酯环氧化性能的影响

环氧植物油可广泛用作各种化工材料,为提高植物油环氧化催化剂钛硅分子筛TS-1的活性,采用沉淀沉积法制备了系列金属改性的TS-1催化剂(M/TS-1,M为Mn、Fe、Cu、Mg),对其进行了表征,并以油酸甲酯环氧化为探针反应,考察了金属改性对TS-1上油酸甲酯环氧化性能的影响。结果表明:Fe和Cu的引入提高了TS-1的催化活性,但Mg和Mn改性却抑制了油酸甲酯的环氧化,Cu/TS-1催化剂的催化活性最高;结合多种表征结果发现,Cu/TS-1催化剂的高活性归因于Cu的引入有效地改变了Ti活性中心的电子环境,并增加了新的中强酸性位点;Cu/TS-1催化油酸环氧化的最佳工艺条件为反应温度80℃、H_(2)O_(2)与油酸甲酯物质的量比3∶1、油酸甲酯与催化剂质量比10∶1~20∶1;Cu/TS-1重复使用5次后,油酸甲酯转化率和环氧油酸甲酯收率略有降低。综上,采用Cu改性TS-1可显著提高其催化活性,且Cu/TS-1具有良好的再生性能。

计算TS-1分子筛催化1-己烯反应中底物扩散阈值的综合实验设计

该综合化学实验首先在不同TPAOH/SiO 2摩尔比条件下合成了一系列晶粒尺寸不同的TS-1分子筛,并用其催化1-己烯反应。结果显示,当TS-1分子筛的晶粒尺寸处于1.2μm和3.5μm之间时,其与TS-1分子筛催化反应时的TON值呈负相关,说明底物扩散会直接影响TS-1分子筛的催化性能。且计算得出1-己烯在TS-1分子筛孔道内的扩散阈值约为320 nm。该综合实验系统性强,内容新颖,紧跟研究领域前沿。该实验的实施不仅能锻炼学生关于TS-1分子筛催化剂的合成、表征等方面的实验技能,同时能增强学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

TPABr-正丁胺体系中 TS-1 的合成与表征

采用水热晶化法，以ＴＰＡＢｒ为模板剂，正丁胺为碱源合成出钛硅分子筛ＴＳ－１，并探讨了合成过程中的影响因素．利用ＸＲＤ、ＩＲ、ＵＶ－Ｖｉｓ、ＳＥＭ等对合成的分子筛作了表征．用１３ＣＣＰＭＡＳＮＭＲ谱研究了此体系中的模板作用，结果表明，在充足ＴＰＡＢｒ存在下正丁胺不起模板作用．

TS-1/过氧化氢催化体系中有机硫化物的选择氧化

研究了TS 1/过氧化氢催化体系中几种典型有机硫化物的选择氧化脱除 .结果表明 ,噻吩和 2 甲基噻吩仅在水或叔丁醇溶剂中才能被有效氧化脱除 ,且两者的反应历程不同 .噻吩分子中的硫原子先被氧化 ,2 甲基噻吩分子中的噻吩环先被氧化 .当过氧化氢与硫化物摩尔比为 4时 ,噻吩和 2 甲基噻吩均可被氧化为硫酸 .采用甲醇、乙腈和水作溶剂时 ,甲基硫醚和丁基硫醇均可被选择氧化脱除 .由于存在空间位阻 ,苯并噻吩、二苯并噻吩及 4 ,6 二甲基二苯并噻吩在TS 1/过氧化氢体系中均不能被有效脱除 .

合成TS-1分子筛的结晶动力学及催化性能研究

以自制的四丙基氢氧化铵为模板剂 ,通过改进经典的水热晶化操作步骤 ,快速合成出TS 1分子筛 ,并对其合成过程进行了结晶动力学研究 .结果表明 ,在所考察的晶化温度下 ,TS 1的成核诱导期均很短 ,且晶体的成核及生长速率随晶化温度的升高而增大 ;其表观成核活化能和表观生长活化能分别为 3 3 60和 3 6 73kJ/mol,比经典的水热合成体系所得数值略小 .晶化温度越高 ,晶化液的 pH值变化越显著 ;分子筛结构的迅速形成与晶化液pH值的快速上升过程相一致 .高温下合成的TS 1分子筛对苯酚羟基化反应的催化活性更高 .导致TS 1分子筛催化活性差异的主要原因是进入分子筛骨架中钛的含量不同 ,以及样品的结晶度不同 .在不同晶化温度下所合成的TS 1分子筛颗粒尺寸稍有差别 ,但均为 10

水热合成条件对TS-1分子筛苯酚羟基化反应性能的影响

用四丙基氢氧化铵为模板剂水热法合成TS -1分子筛 ,经XRD、IR等表征证实合成的分子筛具有TS -1分子筛的典型光谱特征 ,SEM表征证实合成的TS -1分子筛结晶完全、晶粒均匀。该分子筛用于苯酚羟基化反应具有高催化活性和高选择性。结合物性表征研究了水热合成条件对合成的TS -1分子筛苯酚羟基化反应活性及选择性的影响。结果表明 ,最佳合成条件为 :晶化时间 2 4～ 72h ;晶化温度 170℃ ;模板剂用量及原料配比n(TPAOH) /n(SiO2 ) =0 2 2～ 0 3 0 ,n(SiO2 ) /n(TiO2 ) =3 3 ,n(H2 O) /n(SiO2 ) =3 5。

TS-1催化丙酮氨氧化制丙酮肟的本征动力学研究

丙酮肟是一种优良的除氧剂。TS-1催化丙酮氨氧化合成丙酮肟是一种新型绿色工艺。借助高效液相色谱技术,研究了在TS-1分子筛催化下以氨、过氧化氢直接氧化丙酮为丙酮肟的本征反应动力学。在本实验条件下,TS-1催化剂平均粒径为200nm,内扩散可以忽略,当搅拌速度大于580r·min-1时,外扩散已基本消除,反应进入动力学控制区;反应对于丙酮、过氧化氢和氨的反应级数分别为0.87、0.05和1.0,反应活化能为101.88kJ·mol-1,反应指前因子为5.20×1013mol-0.92·L0.92·min-1。这可为TS-1催化-膜分离耦合制备丙酮肟过程开发提供基础数据。

TS-1分子筛的无机法合成及其催化苯酚羟基化性能

以无机固体硅胶和硫酸钛为原料,利用无机盐在多孔载体表面自发分散的基本原理,通过热处理先形成具有类似于钛硅分子筛Si-O-Ti键的无机SiO2-TiO2前驱体,然后以四丙基氢氧化铵为模板剂,通过水热晶化成功合成了TS-1分子筛.X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见光谱表征表明,SiO2-TiO2前驱体中钛主要呈高分散状态,其中高分散的钛在水热晶化过程中基本进入了TS-1分子筛骨架,而以锐钛矿相存在的钛则基本不变.当SiO2-TiO2前驱体处理温度为450℃,SiO2/TiO2摩尔比为40,晶化温度为160～170℃,晶化时间为48～72h时,合成的TS-1分子筛对苯酚羟基化反应的催化活性最好,与经典有机法合成的TS-1分子筛的催化活性相当.

两亲性TS-1沸石的制备及其相界面催化反应性能的研究

采用三甲基氯硅烷和正十八烷基三氯硅烷对TS 1沸石样品进行表面修饰 ,制备出了两亲性含钛沸石样品 .这类两亲性含钛沸石能分布于水、油两相界面处 .改性后样品的骨架未遭破坏 ,其中钛仍然保持了四配位骨架钛的状态 ,但其晶貌发生了某些改变 .这类两亲性样品在不加共溶剂及静置的反应条件下 ,对 1 辛烯和双氧水的相界面环氧化催化反应表现出优良的催化活性 .尤其是三甲基氯硅烷改性后的TS 1沸石 ,在相界面催化反应中 ,具有比改性前高得多的活性 .我们还发现 ,在该相界面催化反应条件中 ,相界面的面积和催化剂用量是两个最重要的影响因素 ,当相界面面积 (cm2 )与催化剂用量(mg)的比例控制在 0 .15左右时 ,两亲性TS 1沸石的催化活性达到最高值 .

固定床反应器上挤条小晶粒TS-1催化丙烯环氧化反应(英文)

采用纳米TS-1母液作为晶种,在四丙基溴化铵(TPABr)-乙胺廉价水热体系中,合成出晶粒尺寸为600nm×400nm×250nm的小晶粒钛硅分子筛(TS-1),用挤条法将其成型,得到的挤条小晶粒TS-1被用于催化固定床反应器中的丙烯环氧化反应.采用X射线衍射(XRD)光谱,傅里叶变换红外(FTIR)光谱,紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱及氮气物理吸附对挤条成型的小晶粒TS-1进行表征,并对丙烯环氧化的最优反应条件进行考察.其中所考察的条件包括:反应温度,压力,丙烯/H2O2摩尔比(n(C3H6)/n(H2O2)),丙烯、甲醇及H2O2的质量空速(WHSV)以及NH3·H2O浓度.在所考察的范围内,温度对环氧丙烷(PO)收率的影响较小,当反应压力为2.0MPa,n(C3H6)/n(H2O2)为4时,可以得到最高的PO收率.当丙烯、甲醇及H2O2的空速分别为0.93、2.5及0.25h-1时,PO在产物中的含量最高.较低的NH3·H2O浓度对高PO收率更有利.在优化的反应条件下,对比不同晶粒大小TS-1的催化性能,并考察了挤条小晶粒TS-1的长期运转性能,连续反应1000h,H2O2转化率及PO选择性仍能维持在95%以上.

负载TS-1导向剂的介孔材料的合成、表征及催化性能研究

利用浸渍法将 TS-1导向剂高度分散在介孔材料 MCM-41和 SBA-1 5的表面 ,制备出一系列在氧化反应中具有高活性的催化材料 .对样品的表征显示催化剂保持了介孔的结构 ,同时具有四配位的钛物种均匀地分散于介孔催化剂的表面 .催化结果显示 ,与钛硅分子筛 ( TS-1 )相比 ,所制备的催化剂在小分子的氧化反应中表现出相似的活性 ,在大分子的氧化反应中展示了很高的活性 。

钛硅催化材料的研究进展 Ⅱ.钛硅分子筛TS-1的制备及其物化性能的研究

钛硅分子筛 TS- 1由于其优异的催化氧化性能而受到极大关注。TS- 1的制备及基础研究是催化领域的一个热点。本文综述了近 1 0年来钛硅分子筛 TS- 1的制备研究进展 ,讨论了在合成制备过程中模板剂、钛源、硅源、碱源、晶化条件等因素对钛硅分子筛 TS- 1的影响 ,并对其物化特点进行了评述。

微波合成TS-1分子筛的催化性能研究

采用微波加热技术法合成TS-1分子筛,以30%的H2O2水溶液为氧化剂,考察了所合成的TS-1分子筛在苯乙烯和1-己烯环氧化反应中的催化性能,并与传统水热法合成的TS-1进行了比较.结果表明,由微波合成TS-1的催化性能比传统水热法合成的TS-1更为优异.采用XRD,FT-IR,UV-vis,SEM等手段对二者进行表征,发现微波合成的TS-1晶粒与晶粒之间存在“粘连”现象,这种现象降低了分子筛表面硅羟基含量,增加了TS-1分子筛的疏水性,使得分子筛对反应底物苯乙烯和1-己烯的吸附能力增强,从而导致催化性能显著提高.

以氨水做碱源胶态晶种导向法合成小晶粒TS-1分子筛（英文）

TS-1分子筛具有MFI拓扑结构,因其独特的择形选择性和优异的催化氧化能力而广受关注.最早报道的TS-1合成方法采用大量四丙基氢氧化铵(TPAOH)作为有机结构导向剂,TPAOH价格昂贵,制约着TS-1分子筛大规模应用.开发廉价、环境友好的合成工艺是TS-1分子筛合成领域的重要课题.以价格相对较低的四丙基溴化铵(TPABr)代替TPAOH做有机结构导向剂,以氨水为碱源可合成TS-1分子筛,但产物晶粒尺寸远远大于以TPAOH做模板的合成结果,影响TS-1分子筛的传质和催化性能.因此,人们对该法进行了改进,选用有机胺作为碱源,TPABr为结构导向剂合成TS-1分子筛,但始终未能将其晶粒尺寸降至1μm以下.在合成体系中引入预先合成的TS-1分子筛或TS-1胶态前驱体作为晶种可以促进成核,缩短成核诱导期,有利于获得小晶粒尺寸的TS-1分子筛.此类方法往往需要辅助以大量有机胺等结构导向剂;胶态TS-1前驱体的制备需要特别小心以保证晶种中Ti的四配位状态,通常需要经历低温水解钛酸四丁酯(TBOT)和高温加热除醇等繁琐步骤.而胶态纯硅silicalite-1制备则相对简单,且已广泛用于导向合成同样具有MFI结构的ZSM-5沸石,但目前鲜有以silicalite-1做晶种合成TS-1分子筛的报道.基于此,本文以纯硅胶态silicalite-1为晶种,以氨水做碱源,辅助以少量TPABr做导向剂,合成了小晶粒TS-1分子筛,并以正己烯环氧化和环己酮氨肟化做探针反应考察了所得TS-1分子筛的催化氧化性能.X射线衍射结果表明,当晶种中SiO2占合成体系中SiO2的10 wt%(晶种引入TPAOH,TPAOH/SiO2=0.35),加入TPABr(TPABr/Si O2=0.03)做辅助结构导向剂,即合成体系中总(TPAOH+TPABr)/Si O2摩尔比低至0.07时,所得样品依然具有良好的结晶度.扫描电镜照片观察不到无定形物存在;晶种中SiO2占合成体系中SiO2的10 wt%时,所得TS-1晶粒尺寸约为250 nm×150 nm×50 nm;其他条件不变,胶态晶种用量增加到15 wt%时,初级晶粒尺寸基本保持不变,晶粒-晶粒之间交叉生长,形成孪生形貌;继续增加胶态晶种用量至20 wt%时,晶粒尺寸下降至仅100 nm左右;而用20 wt%胶态晶种所含相同量的TPAOH来代替胶态晶种,得到样品呈近10μm的大块状.与之对应的是,胶态silicalite-1晶种导向得到的小晶粒TS-1分子筛具有比直接用TPAOH得到的大块状样品更大的外比表面积和堆积孔体积.分析结果显示所得TS-1分子筛的体相TiO2/SiO2比在41–43.红外光谱和紫外可见光谱结果表明,胶态晶种导向法所得TS-1分子筛中的Ti主要以四配位状态存在,而直接用TPAOH合成的大块状样品则呈现显著骨架外Ti吸收峰,说明胶态晶种有助于Ti物种进入分子筛骨架.在催化正己烯环氧化反应时,用胶态silicalite-1晶种导向得到的小晶粒TS-1分子筛表现出与大块状TS-1相似的催化性能;而以环己酮氨肟化做探针反应时,小晶粒TS-1分子筛因具有外比表面积大和扩散路径短等优点而表现出远远高于大块状TS-1分子筛的催化活性.但与文献报道的相同SiO2/TiO2比的TS-1分子筛比较,本文所得小晶粒TS-1分子筛催化正己烯环氧化的活性略差.提高该小晶粒TS-1分子筛正己烯环氧化活性和建立构-效关系是下一步工作的重点.

TS-1的丙烯环氧化性能研究

采用连续淤浆反应器 ,在 40℃ ,0 4MPa和 0 6MPa下 ,考察了粉状TS 1催化剂在丙烯与过氧化氢环氧化反应中的反应性能 ,表明TS 1催化剂的单程寿命不低于 80h ,通过对TS 1催化剂的IR及XRD的表征及比表面分析 ,发现其骨架结构和骨架钛未发生变化 ,催化剂部分失活是由于非骨架活性钛的流失及催化剂孔道的堵塞造成的 。

TS-1分子筛催化苯酚和草酸二甲酯合成草酸二苯酯

研究了以 TS-1分子筛为催化剂 ,苯酚和草酸二甲酯酯交换合成草酸二苯酯反应。通过对催化剂进行吸附吡啶的红外光谱和 NH3-TPD表征 ,确定了弱的 Lewis酸位是催化苯酚和草酸二甲酯酯交换合成草酸二苯酯反应的活性位 ,同时考察了焙烧温度对 TS-1结构及催化活性的影响 ,确定了最佳焙烧温度为 5 5 0℃。以 5 5 0℃焙烧的 TS-1为催化剂 ,苯酚和草酸二甲酯的摩尔配比为 5∶ 1 ,催化剂用量 1 .8g,反应时间 4h,DMO转化率 3 0 .0 % ,MPO和 DPO总选择性 99.3 % ,MPO收率 2 6.3 % ,DPO收率 3 .4%。

TS-1分子筛的合成 Ⅰ.^(29)Si和~1H NMR研究正硅酸乙酯的水解

利用２９Ｓｉ和１ＨＮＭＲ方法研究了ＴＳ１分子筛合成过程中正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）的水解行为．１ＨＮＭＲ结果表明，ＴＥＯＳ在四丙基氢氧化铵（ＴＰＡＯＨ）溶液中的水解速度快于在四乙基氢氧化铵（ＴＥＡＯＨ）中的水解速度．ＴＥＯＳ水解后的２９ＳｉＮＭＲ谱显示，ＴＥＯＳ在ＴＰＡＯＨ中水解产生的聚合硅酸根物种的分布与在ＴＥＡＯＨ中的类似，都存在着单体、二聚、三聚及环聚等硅酸根物种的平衡，但ＴＥＯＳＴＥＡＯＨ体系中低聚硅酸根物种的浓度明显大于ＴＥＯＳＴＰＡＯＨ中的浓度．向水解后的样品中添加水，可促使多聚硅酸根物种转化为低聚物种．大量异丙醇的加入将导致单聚和二聚硅酸根物种的高聚．钛酸四丁酯加入到ＴＥＯＳＴＰＡＯＨ水解体系中得到的２９ＳｉＮＭＲ结果明显不同于ＴＥＯＳＴＥＡＯＨ水解体系．